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固体物理教学大纲

固体物理教学大纲

第1章晶体结构

晶格的周期性,元胞,晶胞;晶向、晶面及其指数;倒格子;

晶格实例;晶体的宏观对称性;

X射线、中子和电子在晶体中的衍射

第2章固体的结合

结合力的普遍性质;晶体的几种基本结合形式;原子的负电性;

元素和化合物晶体结合的规律性

第3章晶格振动

晶格振动的经典描述;

一维单原子晶格的振动;一维双原子晶格的振动,声学波与光学波;

晶格振动的量子化-声子

第4章晶体的热性质

晶格热容,爱因斯坦和德拜模型;

晶格的热传导;晶格的热膨胀

第5章自由电子模型

特鲁德经典电子气理论;基于量子理论的索末菲模型

自由电子气的若干性质:费米能级,金属热容,电场下电子的运动,金属的热导率,功函数与接触电势

自由电子模型的局限性

第6章固体能带理论:

能带理论的基本出发点;

布洛赫定理;

近自由电子近似,微扰近似,简并微扰,禁带,赝势;

紧束缚近似模型,能带;

第7章晶体中电子在电场和磁场中的运动

波包与电子速度、准动量、加速度与有效质量;

晶体中恒定电场作用下电子的运动;导体、绝缘体和半导体的能带论解释;

晶体中恒定磁场作用下电子的运动;回旋共振实验

第8章半导体能带结构

半导体的基本能带结构;

直接带隙和间接带隙;带边有效质量

第9章平衡半导体中的杂质与载流子

半导体中的杂质:施主、受主,类氢杂质能级,深能级杂质

载流子的费米统计分布:近似统计分布,费米能级,杂质激发与温度

第10章固体材料中载流子的输运过程

金属中电子的输运过程,分布函数方法与玻耳兹曼方程;

半导体材料中电子与空穴的输运过程:平衡载流子漂移运动,迁移率,电阻率与杂质浓度和温度的关系;扩散运动,爱因斯坦关系;霍尔效应

第11章非平衡半导体的过剩载流子

非平衡载流子;非平衡载流子的产生和复合;

双极输运方程,典型应用;

第12章半导体的结

PN结:平衡PN结及其能带图、反向抽取、正向注入

异质结构:异质结能带图,伏安特性,高注入

MIS系统:MOS结构,能带图,沟道,MOS管原理基础

金属和半导体接触:能带图,金属半导体接触整流理论,欧姆接触

第13章固体的光学性质

固体光学常数之间的关系(Kramers-Kronig关系)

固体中的光学吸收过程:带间光吸收、激子光吸收、自由载流子光吸收